Human人機工效學評價準則詳解

Process Simulate Human是一款人體建模和仿真工具，可幫助您提高產(chǎn)品設(shè)計的人體工程學，并優(yōu)化工業(yè)任務。Human及其可選工具包提供了以人為中心的設(shè)計工具，用于對虛擬產(chǎn)品和虛擬工作環(huán)境進行人體工程學分析，可以利用虛擬人物改善工作場所的安全狀況、提高工作效率，并增加工作環(huán)境舒適度。您可以通過惟妙惟肖的模型分析以人為中心的操作，并根據(jù)不同人群的特點對模型進行縮放。設(shè)計產(chǎn)品時將改進人機工程學納入考量，對操作過程中人為因素進行評估，確保規(guī)劃出的工作場所更加安全。并且Process Simulate Human可以測試設(shè)計和運營上的一系列人為因素，包括受傷風險、時間安排、用戶舒適度、可達性、視距、能耗、疲勞限制以及其他重要參數(shù)。這可以幫助您在規(guī)劃階段達到人機工程學標準，避免在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)人力績效和可行性問題。

1、Human人機工效學評價準則概覽

施加于工人身體的靜態(tài)/動態(tài)負荷主要影響人體的肌肉骨骼系統(tǒng)。PS Human大部分評價工具主要是依據(jù)National Institute for Occupational Safety and Health(美國職業(yè)安全與健康協(xié)會，簡稱NIOSH)發(fā)布的人工操作實際指導而開發(fā)的分析系統(tǒng)，下圖為V15版PS Human中支持的主要人機工效學評價工具。

以下這些人機工效學評價工具有著不同的應用場景和使用約束，須根據(jù)實際工況進行選擇其一或組合使用，并不是所有的工具都適合于所有的場景。同時，這些工效評價工具通常有三類分析范圍（或目標）：

· Displaynotes（注釋）：支持實時展示當前工效狀況說明；

· Simulation（動態(tài)）：支持整個動作周期內(nèi)的工效學分析；

· Static（靜態(tài)）：支持當前姿態(tài)下實時的工效學分析；

2、常用的人機工效評價工具

下面針對常用的人機工效評價工具從基本概念、應用場景、約束條件、報告解讀等方面進行逐一說明：

LowerLoad Analysis可以分析特定操作下脊椎受力對下背部的影響是否符合NIOSH的標準，是否會令工人下背部的受傷概率增加。分析可以給出哪些任務最需要進行人因方面改進，從而對工廠車間的布局規(guī)劃和工序進行安排來減小員工下背部受損的風險。腰椎L4和L5關(guān)節(jié)為下背部主要承力關(guān)節(jié)，下背部載荷分析的針對對象就是L4/L5關(guān)節(jié)。

適用場景廣泛，凡涉及到上肢負重將物體拾取、抬舉、移動位置及放置到位等腰背部需要承力的情況，均可以使用該分析工具。

a.L4/L5脊椎處的壓力，并將其與NIOSH推薦受力和極限受力對比；

b.上半身重力及提舉物體的重力對L4/L5脊椎范圍處各個關(guān)節(jié)產(chǎn)生的扭矩；

c.背部主要肌肉在承載壓力下產(chǎn)生的肌肉張力。

（2）static靜態(tài)報告（當前姿態(tài)的即時分析）

以下圖女性搬運箱體為例，箱體重25.0kg，分析彎腰拾取箱體時的姿態(tài)工效：

a.脊柱受力因為人體承載的外力而改變。

b.當脊柱的壓力超過3400N，直方圖會變成黃色---3400N 是[NIOSH]標準給出的[BackCompression Action](背部壓力)的推薦值，超過這個值意味著該動作會增大少部分工人受傷的風險。

c.當超過6400N后，直方圖就會變成紅色---6400N是[NIOSH]給出的背部壓力的極限值，超過這個值會使大部分的工人都面臨受傷的危險。

d.豎脊肌---顧名思義，是能讓脊椎骨豎立的肌肉，它是人體最重要的肌肉之一，由骶尾骨連接到頭。人類區(qū)別動物能直立行走的原因，就是有強有力的豎脊肌，把整個脊椎豎起，讓上身直立，支撐身體幾十斤的重量。

（3）Simulation動態(tài)報告（動作全周期工效分析）

Simulation針對全動作周期進行工效分析，如下圖所示，在全動作周期里彎腰提舉和下蹲放置兩處姿態(tài)時關(guān)節(jié)受力和肌肉張力均顯示峰值，其余姿態(tài)下相對平緩。

累積負荷可以認為是在一天或一個班次中經(jīng)歷的所有負荷的累積：

•  分析范圍：

“累積背部載荷”與上篇介紹的“下背部載荷分析”的區(qū)別在于前者考慮了一定周期內(nèi)（如每班次或每天）動作的頻率，所以需要輸入動作持續(xù)周期和重復頻率；后者只針對單次的完整動作進行工效分析。因主要關(guān)注持續(xù)、重復動作情況下的累計載荷，故“累積背部載荷”僅提供動態(tài)報告（整個動作持續(xù)周期內(nèi)的工效學分析），不支持某時刻下具體姿態(tài)的工效分析以及實時的注釋說明。

如下圖所示，輸入每班次持續(xù)周期（去掉中間工歇時間）和每班次重復頻率，下方是兩個生理閾值（脊椎壓縮和扭矩值），除非有特殊要求，一般使用系統(tǒng)默認大小。

系統(tǒng)輸出報告如下圖所示：

a. 前三行分別給出了每班次總時間、空閑時間和每一次動作持續(xù)時間。

b. 第四與第五行分別給出了當前受力情況、動作持續(xù)周期及重復頻率下背部受到的累計壓縮和扭矩值，并分別與輸入界面下給出的閾值進行比較，如果未超出閾值則以“綠色”進行著色顯示。

c. 如果受力情況、動作持續(xù)周期及重復頻率三者中其一發(fā)生變化，有可能造成系統(tǒng)計算結(jié)果超出之前給定的閾值，系統(tǒng)會在超出部分的下方用紅色標識出，提示“有可能增加受傷的風險”。